081 Grundlagen des Fliegens – CPL(A) 00:00:00 Kräfte und Bewegungszustand Die vier grundlegenden Kräfte sind Auftrieb, Gewichtskraft, Schub und Widerstand. Im geraden, unbeschleunigten Horizontalflug ist die Kräftebilanz ausgeglichen. Das ist ein besonderer Zustand und keine Regel für jeden Flug. Im Kurvenflug ist der Auftrieb geneigt; für das Halten der Höhe muss seine vertikale Komponente die Gewichtskraft ausgleichen. Bei Beschleunigung oder Steigen müssen die Kräfte und ihre Komponenten passend zum Flugzustand betrachtet werden. Zeichne zuerst ein Kräftebild, statt aus dem Wort Auftrieb automatisch auf eine vertikale Richtung zu schließen. 00:00:43 Auftrieb und Anstellwinkel Auftrieb hängt im vereinfachten Modell von Luftdichte, Geschwindigkeit, Flügelfläche und Auftriebsbeiwert ab. Der Auftriebsbeiwert verändert sich unter anderem mit Anstellwinkel, Profil und Konfiguration. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen Profilsehne und relativer Anströmung. Er ist nicht gleich dem Winkel der Flugzeuglängsachse zum Horizont. Beim Ändern von Masse, Lastvielfachem oder Konfiguration ändern sich die Bedingungen für den benötigten Auftrieb. Die Auftriebsgleichung hilft, Trends zu verstehen; die konkreten Fluggeschwindigkeiten und Grenzen kommen aus den Flugzeugunterlagen. 00:01:28 Widerstand und Leistungsbedarf Der induzierte Widerstand hängt mit der Auftriebserzeugung zusammen und ist bei langsamerem Flug mit hohem benötigtem Auftriebsbeiwert besonders bedeutsam. Parasitäre Widerstandsanteile nehmen mit steigender Geschwindigkeit im vereinfachten Modell stark zu. Zusammen ergibt sich eine Kurve mit einem Bereich minimalen Gesamtwiderstands. Die Geschwindigkeit für beste Reichweite ist je nach Antrieb und Annahmen nicht einfach mit der für maximale Ausdauer gleichzusetzen. Leistung ist Kraft mal Geschwindigkeit. Deshalb sehen die Kurven für Widerstand und Leistungsbedarf unterschiedlich aus. Lies genau, welche Größe dargestellt wird. 00:02:13 Abriss ist eine Anstellwinkelgrenze Ein Strömungsabriss entsteht beim Überschreiten des kritischen Anstellwinkels unter den jeweiligen Bedingungen. Eine einzelne Geschwindigkeit erklärt daher nicht jede Abrisssituation. Bei höherem Lastvielfachem steigt die für dieselbe Konfiguration maßgebliche Abrissgeschwindigkeit. Auch Vereisung oder veränderte Konfiguration können das Verhalten wesentlich beeinflussen. Ein Abriss kann deshalb auch bei deutlich höherer Geschwindigkeit als im unbelasteten Geradeausflug auftreten. Für Vermeidung und Ausleitung ist das Verständnis des Anstellwinkels zentral. Die genaue Handlungsfolge wird nach Muster, Situation und Ausbildung angewendet. 00:02:59 Kurvenflug und Lastvielfaches Für eine idealisierte koordinierte, stationäre Kurve mit gehaltener Höhe ist das Lastvielfache eins geteilt durch den Kosinus der Querneigung. Bei sechzig Grad Querneigung ergibt sich ein Lastvielfaches von zwei. Die Abrissgeschwindigkeit in gleicher Konfiguration steigt näherungsweise mit der Quadratwurzel des Lastvielfachen. Aus fünfzig Knoten werden bei zwei g etwa siebzig Komma sieben Knoten. Diese Rechnung gilt nicht unverändert für jede dynamische Flugbewegung. Sie zeigt aber, weshalb hohe Querneigung und geringe Geschwindigkeitsreserve eine gefährliche Kombination sein können. 00:03:42 Stabilität, Steuerbarkeit und Trimmung Statische Stabilität beschreibt die erste Tendenz nach einer Störung. Dynamische Stabilität betrachtet, wie sich die Bewegung im weiteren zeitlichen Verlauf entwickelt. Ein Flugzeug kann statisch rückstellend reagieren und trotzdem eine ungünstige Schwingungsentwicklung zeigen. Die Schwerpunktlage beeinflusst besonders die Längsstabilität und den erforderlichen Steuerbereich. Trimmung entlastet anhaltende Steuerkräfte für einen Zustand. Sie ersetzt weder Stabilität noch ausreichende Steuerbarkeit und macht eine unzulässige Beladung nicht zulässig. Trenne die Begriffe, bevor du ein Flugverhalten oder eine Konstruktionsänderung beurteilst. 00:04:28 Kompressibilität und Machzahl Die Machzahl ist das Verhältnis von wahrer Fluggeschwindigkeit zur lokalen Schallgeschwindigkeit. Letztere hängt vor allem von der Lufttemperatur ab. Auf einem Flügel kann die lokale Strömung bereits Schallgeschwindigkeit erreichen, obwohl das gesamte Flugzeug mit einer kleineren Machzahl fliegt. Daraus können Verdichtungsstöße, Widerstandsanstieg und verändertes Steuerverhalten entstehen. Die zugehörigen Grenzen sind musterabhängig. Bei der Betrachtung großer Höhen müssen außerdem Abstand zum Langsamflugbereich, Machgrenzen und Lastvielfaches gemeinsam verstanden werden. Eine höhere TAS allein beschreibt die verfügbare Reserve nicht vollständig. 00:05:15 Lernkontrolle Erste Frage: Kann ein Flugzeug ausschließlich bei seiner bekannten Abrissgeschwindigkeit aus dem unbelasteten Geradeausflug abreißen? Begründe mit Anstellwinkel und Lastvielfachem. Zweite Frage: Die Abrissgeschwindigkeit beträgt bei einem g sechzig Knoten. Welche angenäherte Geschwindigkeit ergibt sich bei einem Lastvielfachen von zwei in gleicher Konfiguration? Halte das Video an und rechne mit der Quadratwurzel. Nenne auch die Annahme, dass die einfache Beziehung keine Vereisung oder andere Änderung der aerodynamischen Konfiguration berücksichtigt. 00:06:02 Lösungen und Zusammenfassung Ein Abriss ist nicht auf eine einzige Geschwindigkeit beschränkt. Entscheidend ist das Erreichen des kritischen Anstellwinkels. Bei zwei g wird aus sechzig Knoten näherungsweise vierundachtzig Komma neun Knoten. Vertiefe für die CPL-Theorie anschließend Profile, Flügelformen, Klappen, Propeller, Steuerung, Stabilitätsachsen, Lastgrenzen und Kompressibilität. Beginne bei Rechnungen mit dem Flugzustand und einem Kräftebild. Prüfe am Ende, ob das Ergebnis zum erwarteten Trend passt. So verbindest du Formeln mit physikalischem Verständnis und erkennst viele Fehler bereits durch eine einfache Plausibilitätskontrolle.